DE957864C - Potentiometer von kreisförmiger Bauart mit auf einem Träger aufgebrachter Widerstandswicklung und einem eine volle Umdrehung von 360° ausführenden Einstellorgan - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. FEBRUAE1957/

C 6092 FIIId/21c

Andre Montel, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Potentiometer, welches einen sehr kleinen »toten Winkel« besitzt. In der Elektrotechnik und besonders in der Radiotechnik werden bisher Potentiometer verwendet, deren toter Winkel sehr beträchtlich ist und zuweilen in der Größenordnung von 6o° liegt. Bei gewissen Anwendungen, wie z. B. Winkelübertragungen, muß jedoch dieser tote Winkel eingeschränkt werden, und es ist bei

ίο einigen Konstruktionen gelungen, ihn bis auf wenige Grad herabzusetzen. Bei diesen Konstruktionen besteht der Widerstand aus einem mit Widerstandsdraht bewickelten Isolierstreifen, der in Kreisform gebogen ist und einen Ring mit rechteckigem Querschnitt bildet. Man war dabei bestrebt, die beiden Enden der Wicklung möglichst genau aneinanderstoßen zu lassen,.

Abgesehen davon, daß. mit diesem Verfahren keine vollkommene Verbindung der beiden Wicklungsenden herstellbar ist, bereitet es Schwierigkeiten, die Wicklung mit einem vorbestimmten Widerstandswert mit einer Länge, welche genau dem Umfang entspricht, auf welchem dieser Streifen aufgewickelt wird, zu fertigen.

Ferner ist leicht ersichtlich, daß die größte Potentialdifferenz an den beiden Punkten auftritt, welche am nächsten beieinanderliegen und aus manchmal sehr zerbrechlichen Drähten bestehen. Nach einer gewissen Betriebszeit berührt der Schleifkontakt gleichzeitig die beiden Enden und bewirkt einen Kurzschluß, der im Falle eines für Winkelübertragungen benutzten Potentiometers unzulässig ist.

ίο Diese Geräte sind demnach in solchen Fällen, bei denen Winkelverstellungen bis zu 360⁰ zur Änderung der Spannung, und zwar in stetiger Weise, auszuführen sind, nicht befriedigend.

Die Erfindung vermeidet diese Mangel und er- -möglicht die Ausbildung eines Potentiometers, welches praktisch keinen toten Winkel besitzt, durch die folgenden Maßnahmen:

Ein Potentiometer von kreisförmiger Bauart mit auf einem Träger aufgebrachter Widerstandswicklung und einem eine volle Umdrehung von 360⁰ ausführenden Einstellorgan ist erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß zwei um i8o° gegeneinander versetzte Schleifkontakte für' die^; sich über einen Winkelbereich von etwas mehr als i8o° erstreckende Widerstandswicklung über ein Getriebe mit der Übersetzung 2 : ι von dem Einstellorgan betätigbar sind, so daß die Schleifkontakte bei einer vollen Umdrehung des Einstellorgans nur um i8o° verschwenkt werden, und daß drei

30. Schleifbahnen vorgesehen, sind, und zwar je eine . für je einen weiteren, an jedem der beiden Schleifkontakte der Widerstandswicklung angeordneten und mit ihm leitend verbundenen Kontakt und die dritte für den Abgreifkontakt der einzustellenden Spannung, mit einer derartigen Ausbildung und Anordnung, daß von den.beiden Schleifkontakten der Widerstandswicklung abwechselnd der eine oder der andere für die eingestellte Spannung wirksam ist.

Auf diese Weise wird die größte Potentialdifferenz,, welche an den beiden Enden des .Widerstandes'auftritt, an zwei Punkte verlegt, die annähernd um i8o° voneinander .entfernt sind.
Da es schwierig ist, die Wicklung genau bei i8o° enden zu lassen, führt man sie vorzugsweise für einen Bereich aus, der i8o° merklich übersteigt, indem man sie zu beiden Seiten über die Stellungen ο und i8o° hinausgehen läßt, ohne sich an eine besondere Genauigkeit der Länge zu binden. Der ohmsche Widerstand der Endteile diesseits von o° und jenseits von i8o° wird dabei durch Kompensationswiderstände, z. B. in der unten näher beschriebenen Schaltung, vernachlässigbar gemacht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen Fig. ι und 2 die elektrische Schaltung eines erfindungsgemäßen Potentiometers mit zwei aufeinanderfolgenden Stufen, während einer Umdrehung von i8o° (Fig. 1) und nach der Umschaltung der Schleifkontakte durch den Abgreifkontakt der eingestellten Spannung (Fig. 2);

Fig. 3 veranschaulicht, daß der Einfluß der Wicklungsenden hinsichtlich des toten Winkels und der Genauigkeit der Potentiometerschaltung bei Benutzung der dort dargestellten Schaltung nicht störend ist.

Nach Fig, ι, welche als Ausführungsbeispiel die abgewickelte Darstellung der kreisförmigen Potentiomete.ranordnung zeigt, ist BC die Wicklung, welche im allgemeinen auf einem Isolierstreifen aufgewickelt ist, der seinerseits kreisbogenförmig an einem isolierenden Träger befestigt wird. Mit D, E, F sind drei kreisförmige, konzentrische Schleifbahnen aus Metall bezeichnet, die in den Isolierträger eingelassen sind, wobei die Bahn D durch feine Schnitte Ct₁ und d₂ im Abstand von i8o° unterteilt ist. Auf diesen Bahnen schleifen die Kontakte O₂, a_s und O₂'. Um die Achse ist ein Isolierstück schwenkbar, welches einerseits den auf der Wicklung schleifenden Kontakt O₁ und den auf der Bahn F schleifenden Kontakt O₂ sowie andererseits — im Abstand von i8o° von den erstgenannten Kontakten — den dem Kontakt O₁ entsprechenden. Kontakt O₁' und den auf der Bahn E schleifenden Kontakt O₂' trägt.

Der auf der Bahn D schleifende Kontakt O₃ ist mit dem allgemeinen Umdrehungsmittelpunkt verbunden, an welchem ein elastischer Kontakt anliegt und mit der Klemme A für die veränderbare Spannung verbunden ist.. Schließlich sind an den Ausgängen der Schleifbahnen Anschlüsse angelötet, welche sie an den Punkten ν, χ und y,z miteinander verbinden.

Die Wirkungsweise des beschriebenen- Gerätes ist sehr einfach. Die Punkte B und C sind feststehend. In dem Punkt o° der Skala befindet sich der Schleifkontakt O₁ an dem Punkt B₁ des Widerstandes. Wenn sich der Zeiger an der Skala verdreht und sich der Teilung 360⁰ nähert, verschiebt sich der Schleifkontakt O₁ längs des Widerstandes und nähert sich dem Punkt C₁, welcher gegen B₁ um i8o° versetzt ist, wobei der von ihm durchlaufene Winkel halb so groß ist wie der des Zeigers". Er nimmt den Kontakt O₂ auf der fortlaufenden Kreisbahn F und den Abgreifkontakt O₃ für die veränderbare Spannung auf der bei (I₁ und d₂ unterteilten Kreisbahn D mit.

Ferner nimmt er, um i8o° versetzt, den Schleifkontakt O₁', welcher in diesem Augenblick nirgends schleift, und den Kontakt O₂' auf der fortlaufenden Kreisbahn E mit. Während dieses ganzen Weges von B₁ nach C₁ ist der Schleifkontakt O₁ über die Punkte a₂-z-y-a_s mit der Klemmet verbunden. Der bei der Verschiebung ebenfalls mitgenommene Schleifkontakt O₁' steht über den Kontakt O₂' mit dem Abschnitt J₂-^₁ der Bahn D in Verbindung, der in elektrischer Hinsicht ohne Wirkung ist.

Wenn der Schleifkontakt O₁ den Punkt C₁ erreicht (Fig. 2), verläßt der Kontakt O₃ den Abschnitt (I₁-(I₂ der Bahn D und geht auf den anderen Abschnitt (L₂-(I₁ über. Gleichzeitig gelangt der Kontakt O₁' auf den Abschnitt B₁-C₁. In diesem Augenblick beginnt derselbe Zyklus wieder mit dem Kontakt O₁', welcher über den Kreis a₂'-x-v-a_z mit

der Klemme A verbunden ist. Der Schleifkontakt O₁ schleift noch auf dem Abschnitt C₁-C und der Kontakt O₂ auf der fortlaufenden Bahn F. Diese Bahn, welche mit dem Abschnitt (I₁-(I₂ der Bahn D elektrisch verbunden ist, steht jedoch infolge Ablaufens des Kontaktes O₃ von dem Abschnitt Ci₁-Ci₂ mit der Klemme A nicht mehr in leitender Verbindung und bleibt ohne Wirkung.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden

ίο die Enden B-B₁ und C₁-C von den Schleifkontakten durchlaufen, ohne daß ihr Einfluß sich in der elektrischen Schaltung auswirkt, und es wird nur der Abschnitt -S₁-C₁ ausgenutzt, welcher von den Schleifkontakten mit einer Winkelverschiebung von i8o° durchlaufen wird, wenn das Einstellorgan zur Spannungsänderung um 360⁰ gedreht wird.

Der Spannungsabfall in den Widerständen B-B₁ und C₁-C wird durch Verbindung mit einem

weiteren Potentiometer ausgeschaltet, welches dem ersten gleicht oder einfach angenähert denselben Gesamtwiderstand besitzt, wobei die beiden Potentiometer an die Stromquelle angeschlossen werden, z. B. über zwei Widerstände, die nach dem Schema der Fig. 3 als potentiometrische Kompensationselemente der Widerstände B-B₁ und C₁-C geschaltet werden, wobei die Kompensationswiderstände durch die Widerstände B-B' und C-C dargestellt sind, deren regelbare Läufer G und H mit der Speisequelle in Verbindung stehen. Die Läufer G und H werden so verstellt, daß zwischen den Punkten B₁ und B' sowie zwischen den Punkten C₁ und C jeweils die Spannungsdifferenz 0 vorhanden ist. Es wird somit beim Verstellen des Schleifkontaktes der Klemme A von B₁ nach C₁ die gleiche Änderung der Spannung zwischen den Punkten B₁ und C₁ einerseits und der Klemme A andererseits erreicht, wie sie beim Verstellen des Schleifkontaktes der Klemme A' von B' nach C zwischen dem Punkt B' oder C einerseits und der Klemme A' andererseits auftreten -würde. Damit ist dann also der Spannungsabfall längs der Widerstände B-B₁ und C-C₁ kompensiert, wobei vorausgesetzt ist, daß der an der Klemme A entnommene Strom verschwindend gering ist, was bei Potentiometern als zutreffend unterstellt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt alle Anwendungen, bei welchen der verfolgte Zweck nach demselben Grundgedanken erreicht wird. Dieser Grundgedanke besteht darin, daß die Verstellung der Schleifkontakte nicht 360⁰, sondern i8o° beträgt, wobei die Umschaltung und Unter-SS brechung des wirksamen Teiles des Widerstandes innerhalb eines toten Winkels von nahezu 0,5° erfolgt, da die Endteile, welche über den nutzbaren Weg von i8o° hinausgehen, keinen Einfluß haben. Trotz dieses Vorteiles ist der Raumbedarf bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht übermäßig groß.

Die beschriebene Anordnung kann in. verschiedener Hinsicht abgeändert werden, soweit sie den Rahmen der .Erfindung nicht verläßt. Insbesondere könnten die Kontaktbahnen auch in anderer Weise angeordnet werden, z. B. auf den Umfang, eines Zylinders, ebenso wie der Widerstand. Der Widerstand könnte Werte erhalten, die nicht proportional zu dem Winkel sind, sondern mit logarithmischer Abstufung oder nach irgendeiner anderen Funktion. In diesen letzteren Fällen würden die Schleifkontakte O₁ und O₁' innerhalb des zylindrischen Teiles der an dem Isolierträger nach einem Kreisbogen gebogenen Wicklung Kontakt machen.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Potentiometer von kreisförmiger Bauart mit auf einem Träger aufgebrachter .Widerstandswicklung und einem eine volle Umdrehung von 360⁰ ausführenden Einstellorgan, dadurch gekennzeichnet, daß zwei um i8o° gegeneinander versetzte Schleifkontakte (a_v O₁') für die sich über einen Winkelbereich von etwas mehr als i8o° erstreckende Widerstandswicklung (5C) über ein Getriebe mit der Übersetzung 2 : ι von dem Einstellorgan betätigbar sind, so daß die Schleifkontakte (O₁, O₁') bei einer vollen, Umdrehung des Einstellorgans nur um i8o° verschwenkt werden, und daß drei Schleifbahnen (D, E, F) vorgesehen sind, und zwar je eine (E, F) für je einen weiteren, an jedem der beiden Schleifkontakte (o₁₍ O₁') der Widerstandswicklung angeordneten und mit ihm leitend verbundenen Kontakt (a₂, o₂') und die dritte (D) für den Abgreifkontakt (o₃) der einzustellenden Spannung, mit einer derartigen Ausbildung und Anordnung, daß von den beiden Schleifkontakten (O₁, O₁') der Widerstandswicklung abwechselnd der eine oder der andere für die eingestellte Spannung wirksam ist. .

2. Pontentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswicklung an beiden Enden über den Bereich von ο bis i8o° hinausreicht.

3. Potentiometer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Kompensationswiderstände, welche den Einfluß der Enden der Widerstandswicklung ausschalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

© 609 550/329 7. (609 782 1. 57)